管線鋼主要用于制做石油、天然氣輸送管道。管線鋼要求鋼材具有高強度以及良好的韌性、疲勞性能、抗斷裂特性、耐腐蝕性能和焊接性能等,其發(fā)展趨勢為超純凈管線鋼、高強度高韌性管線鋼、焊接管線鋼和高耐腐蝕管線鋼。
新疆石油和天然氣儲量豐富,長距離輸送石油、天然氣工程發(fā)展很快,對管線鋼的需求量也不斷增長。隨著八鋼板帶生產(chǎn)線的投產(chǎn),具備了生產(chǎn)板材的能力。為了適應管線鋼市場的需求,增加八鋼產(chǎn)品品種,八鋼在2008年4月開始試制L360管線用鋼,從用戶使用試制的6.3、10.0mm厚度的L360管線鋼效果看,能夠滿足用戶使用性能要求。
L360管線鋼即對應GB/T14164-93中的S360鋼,又稱X52管線鋼。根據(jù)L360管線用鋼的性能要求,該鋼應具有足夠高的強度和良好的焊接性能。鋼板中的碳和鈮含量是影響鋼板強度、韌性、可焊性和焊接熱影響區(qū)裂紋敏感性及對氫裂紋和應力腐蝕裂紋敏感性的主要因素。含碳量較低的鋼板具有較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度和較高的沖擊功。
鈮在板坯的加熱過程中固溶于奧氏體中,在軋制變形過程有抑制奧氏體再結晶和細化奧氏體晶粒的作用,其碳氮化物再在軋后的冷卻過程中沉淀析出,對鋼板具有析出強化作用。鋼中加入微量的鈦,可以通過提高鋼的晶粒粗化溫度來促進晶粒細化,達到提高鋼板強度和韌性的目的,尤其對提高焊接熱影響區(qū)的韌性具有獨特的貢獻。因此,在生產(chǎn)設計上,結合八鋼的設備狀況,從幾個方面采取了措施:
(1)進行鐵水預處理,降低入爐鐵水的S含量;(2)采用低碳量,提高產(chǎn)品的韌性和延性,具有良好的焊接性能;(3)采用純凈鋼生產(chǎn)工藝,降低鋼的夾雜物含量,提高管線鋼的橫向斷裂韌性;(4)加鈮、鈦微合金化,細化鋼的晶粒,提高產(chǎn)品的強度和韌性,改善管線鋼焊接熱影響區(qū)的韌性;(5)采用控制冷卻,以晶粒細化來提高鋼的強度和韌性。
L360管線鋼的生產(chǎn)工藝路線:高爐鐵水脫硫預處理→120t轉(zhuǎn)爐冶煉(爐后脫氧)→LF精煉(Nb、Ti微合金化、吹氬、喂線)→連鑄220mm板坯→1750mm熱軋→卷取→檢驗入庫。
1.冶煉工藝
考慮到轉(zhuǎn)爐出鋼后經(jīng)LF爐精煉,鐵水經(jīng)脫硫扒渣處理,鐵水預處理后鐵水硫含量控制在0.009%~0.016%,平均硅含量0.44%。
轉(zhuǎn)爐容量120t,冶煉周期38min。采用高拉碳補吹法,轉(zhuǎn)爐終點控制目標為0.07%C,0.012%S。出鋼溫度為1640~1650℃。LF采用單渣法,堿度控制在3.5~4.0,(FeO)14%~18%,出鋼前對爐渣進行稠化。采用低碳錳鐵、鋁鐵、硅鐵、鈮鐵、鈦鐵進行脫氧合金化。轉(zhuǎn)爐終點實績?yōu)閇C]≤0.07%、[P]≤0.009%、[S]≤0.014%。
LF精煉保持白渣時間和軟吹時間在10min以上,精煉末期喂SiCa線處理,氬氣軟吹時間在8分鐘以上。
澆鑄方式采用吹氬大包水口+吹氬塞棒+浸入式水口+保護渣。
連鑄坯規(guī)格為分別為220mm(厚)×1100mm(寬)和220mm(厚)×1500mm(寬)兩個規(guī)格。
中間包鋼水過熱度開澆爐49℃,連澆爐14~37℃,拉速控制在0.8~1.1/min。連鑄坯低倍檢驗只有C類偏析1.0~1.5級。
2.軋制工藝
采用1750mm熱連軋軋機軋制厚度為6.3mm和10.0mm的熱軋卷,加熱溫度1160~1220℃,終軋溫度850~865℃,卷取溫度570~600℃。
所生產(chǎn)試制的L360管線鋼在某鋼管廠加工焊管,該廠對八鋼L360板材抽樣檢測和試用認為,化學成分、性能能夠滿足要求,板形及板表面狀況基本滿足要求,加工成品的焊管檢測合格,達到了要求。(子云)